Алмазы академиков
В этом году впервые претендовать на получение мегагрантов Правительства РФ могли не только вузы, но и учреждения академической науки. Институт прикладной физики Российской академии наук добился очень значительного успеха, получив три таких гранта (в одном из прошлых выпусков мы уже сообщали об этом). Сейчас институт приступил к выполнению этих проектов. Подробности – у директора ИПФ РАН академика Александра Литвака.Новая электроника– Наш институт– единственная в России научная организация, занимающаяся вопросами создания алмазных полупроводниковых материалов электронного качества. В отличие от применяемого сегодня в микроэлектронике кремния алмаз имеет большую теплопроводность. К тому же это самый прочный на Земле материал. В мире для получения искусственного монокристаллического алмаза используется технология CVD: алмаз растет на подложке путем осаждения слоев из газовой смеси метана (химического соединения углерода и водорода) и водорода. Метан разлагается в плазме разряда, водород улетает, а углерод осаждается в нужной – алмазной – упаковке. Монокристаллический алмаз растет, если в качестве подложки используется такой же монокристалл. На подложках других типов вырастают поликристаллические алмазные пленки и пластины.Для получения разряда обычно используется прибор, подобный широко распространенным СВЧ-печам. Мы же применяем разработанные в нашем институте гиротроны. Они обеспечивают большую скорость осаждения углерода, а значит, увеличивают скорость образования нужного нам монокристаллического алмаза, большую экономическую эффективность получения новых полупроводниковых материалов. Моноалмаз является диэлектриком. Полупроводниковые свойства он приобретает, если в него добавить путем легирования атомы бора. При этом получается полупроводник, обладающий рядом уникальных свойств. При этом поликристаллический алмаз, образующийся в ходе получения монокристаллов, также может быть использован. Но уже в качестве подложки монокристаллического полупроводника.Стабильность обеспечит доступ– Проект выполняется в тесном сотрудничестве с Санкт-Петербургским электротехническим университетом (ЛЭТИ), имеющим большой опыт в области легирования. Ведущим ученым выступает американский исследователь доктор Джеймс Батлер, долгие годы руководивший сектором газовой и поверхностной динамики в Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL), Вашингтон (округ Колумбия). В NRL он исследовал фундаментальные химические процессы, происходящие при газофазном осаждении, уделяя особое внимание механизмам CVD роста алмаза, поверхностной химии, диагностике дефектов и практическим применениям.В ИПФ РАН создается новая лаборатория, в которой будут работать сотрудники самого института и других огранизаций, участвующих в проекте.В итоге мы должны получить структуры и устройства (диоды и переключатели) с лучшими, чем у ныне применяемых полупроводниковых приборов, показателями напряжения, мощности и частоты. Они позволят создать более гибкую и стабильную единую энергосистему с эффективным доступом к нетрадиционным источникам энергии, увеличить эффективность электрических двигателей и улучшить характеристики СВЧ и терагерцовых источников излучения.Диагностика молнииСледующий мегагрант получен институтом на проведение исследований молний и гроз. Ведущий ученый – профессор и содиректор Международного центра исследования молний в Университете Флорида, США, Владимир Раков. С нашей стороны работы по проекту ведут сотрудники ИПФ РАН и других учреждений Академии наук под руководством член-корреспондента РАН Евгения Мареева. Кроме того, собираемся задействовать специалистов из Росгидромета, НИРФИ и ННГУ.Молния – одно из очень интересных и притом наиболее опасных природных явлений, надежная защита от которого требует и глубокого понимания физики грозы, и совершенствования средств грозопеленгации и молниезащиты.К этим вопросам сейчас обращено большое внимание в мире, они находятся на стыке электродинамики, физики атмосферы, метеорологии. В рамках проекта намечено проведение экспериментальных и теоретических исследований с использованием уникальных лабораторных установок и инструментальных средств дистанционной диагностики Института прикладной физики РАН, высоковольтного испытательного стенда в подмосковной Истре, результатов измерений микроспутника «Чибис», химико-климатической модели высокого разрешения…В перспективе – создание единого российского научного центра, объединяющего группы отечественных ученых из различных министерств и ведомств. Пока же в ИПФ РАН организуется новая лаборатория, в которой мы консолидируем исследования и разработки в этом актуальном направлении.Лазерам нужна перспективаТретий наш мегагрант связан с вопросами диагностики новых оптических материалов для перспективных лазеров. С нами будет работать ведущий ученый из Японии, почетный профессор Института лазерных наук (Токио) Кеничи Уеда. Для создания новых лазеров высокой средней мощности, которые можно использовать в промышленности, нужны принципиально иные материалы, чем применяемые ныне стекла. В мире активно ведутся разработки в области лазерных элементов на основе специально создаваемой керамики, различных кристаллов. Наш институт уже не первый год ведет такие исследования, достигнут значительный прогресс, что и позволило нам успешно заявить этот международный проект.В создающемся в рамках проекта лабораторном комплексе ученые смогут диагностировать новые оптические материалы, создавать на их основе оптические узлы с уникальными характеристиками, развивать сопутствующие технологии. Не исключено, что начинающиеся сегодня работы приведут к образованию новых малых предприятий по производству различных комплектующих для создания мощных лазеров следующего поколения.Как видим, эти три мегапроекта относятся к разным областям современной физики и совершенно различны по своим научным и техническим задачам. Но это не случайный факт, а скорее иллюстрация того, что наш институт все последние годы постоянно расширял спектр своих исследований и разработок, откликаясь на вызовы времени. И сами мегагранты, как совершенно новая для страны форма государственной поддержки науки, – это тоже вызов, на который институт предложил свои ответы.
